KR102220650B1 - 절연 저항 측정 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

절연 저항 측정 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 다양한 실시 예들은, 절연 저항 측정 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 절연 저항 측정 장치는, 제1 절연 저항 측정 회로, 제2 절연 저항 측정 회로, 스위치 회로, 메모리, 및 상기 제1 절연 저항 측정 회로, 상기 제2 절연 저항 측정 회로, 상기 스위치 회로와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 차량의 고전압 배터리의 양극과 상기 차량의 그라운드 간의 제1 절연 저항을 측정하기 위해 상기 제1 절연 저항 측정 회로가 상기 차량의 고전압 배터리와 전기적으로 연결되도록 상기 스위치 회로를 제어하고, 상기 제1 절연 저항 측정 회로로부터 출력되는 신호에 기반하여 상기 제1 절연 저항의 값을 산출하고, 상기 차량의 고전압 배터리의 음극과 상기 차량의 그라운드 간의 제2 절연 저항을 측정하기 위해 상기 제2 절연 저항 측정 회로가 상기 차량의 고전압 배터리와 전기적으로 연결되도록 상기 스위치 회로를 제어하고, 상기 제2 절연 저항 측정 회로로부터 출력되는 신호에 기반하여 상기 제2 절연 저항의 값을 산출할 수 있다. 다른 실시 예들도 가능하다.

Description

절연 저항 측정 장치 및 그 동작 방법{APPARATUS FOR MEASURING INSULATION RESISTANCE AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명의 다양한 실시 예들은 절연 저항 측정 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
화석연료를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기 오염 등의 공해 발생에 심각한 영향을 주고 있다. 이에 따라, 공해를 줄이기 위해 전기 자동차 또는 하이브리드(hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 전기 자동차(electric vehicle(EV))는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말한다.
전기 에너지를 이용하는 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스 없으며, 소음이 아주 작은 장점이 있다. 이러한 전기 에너지를 이용하는 자동차는 전기 모터 등에 고출력의 에너지를 공급하기 위하여 고전압(예: 300V 내지 700V)을 출력할 수 있는 고전압 배터리를 사용하고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 제2018-0070764호(2018.06.27 공개, 차량용 고전압 배터리)에 개시되어 있다.
고전압 배터리를 이용하는 자동차는, 고전압 배터리와 차량 바디 사이의 절연을 유지하기 위한 절연 저항을 포함하고 있다. 이러한 절연 저항이 손상되는 경우, 자동차의 운전자가 감전되거나 차량에 화재가 발생할 수 있다. 따라서, 절연 저항의 손상을 감지할 수 있는 방안(solution)이 요구될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 고전압 배터리를 이용하는 자동차에서 절연 저항의 손상 여부를 판단하기 위해 자동차에 포함된 절연 저항을 측정하는 장치 및 방법에 관하여 개시한다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 절연 저항 측정 장치는, 제1 절연 저항 측정 회로, 제2 절연 저항 측정 회로, 스위치 회로, 메모리, 및 상기 제1 절연 저항 측정 회로, 상기 제2 절연 저항 측정 회로, 상기 스위치 회로와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 차량의 고전압 배터리의 음극과 상기 차량의 그라운드 간의 제1 절연 저항을 측정하기 위해 상기 제1 절연 저항 측정 회로가 상기 차량의 고전압 배터리와 전기적으로 연결되도록 상기 스위치 회로를 제어하고, 상기 제1 절연 저항 측정 회로로부터 출력되는 신호에 기반하여 상기 제1 절연 저항의 값을 산출하고, 상기 차량의 고전압 배터리의 양극과 상기 차량의 그라운드 간의 제2 절연 저항을 측정하기 위해 상기 제2 절연 저항 측정 회로가 상기 차량의 고전압 배터리와 전기적으로 연결되도록 상기 스위치 회로를 제어하고, 상기 제2 절연 저항 측정 회로로부터 출력되는 신호에 기반하여 상기 제2 절연 저항의 값을 산출할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 스위치 회로는, 포토모스 릴레이(photo mos relay) 또는 포토 커플러(photo coupler)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 제1 절연 저항의 값 및 상기 제2 절연 저항의 값을 상기 메모리로부터 로드(load)하고, 상기 산출된 제1 절연 저항의 값 및 상기 산출된 제2 절연 저항의 값을 상기 로드된 제1 절연 저항의 값 및 상기 로드된 제2 절연 저항의 값과 각각 비교할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 절연 저항 측정 장치는, 통신 회로를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 산출된 제1 절연 저항의 값이 상기 로드된 제1 절연 저항의 값과 상이한 경우, 상기 통신 회로를 통해 상기 제1 절연 저항에 손상이 발생함을 나타내는 정보를 송신하고, 상기 산출된 제2 절연 저항의 값이 상기 로드된 제2 절연 저항의 값과 상이한 경우, 상기 통신 회로를 통해 상기 제2 절연 저항에 손상이 발생함을 나타내는 정보를 송신할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제1 절연 저항 측정 회로는, 상기 제1 절연 저항 측정 회로로부터 출력되는 신호에 의해 상기 프로세서가 손상되는 것을 방지하기 위한 제1 스위치 회로를 더 포함하고, 상기 제2 절연 저항 측정 회로는, 상기 제2 절연 저항 측정 회로로부터 출력되는 신호에 의해 상기 프로세서가 손상되는 것을 방지하기 위한 제2 스위치 회로를 더 포함하며, 상기 제1 스위치 회로 및 상기 제2 스위치 회로는, 트랜지스터를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제1 절연 저항 측정 회로는, 과전압, 정전기, 또는 노이즈에 따른 회로의 오동작 및 회로의 손상을 방지하기 위한 적어도 하나의 제1 ESD 보호 소자를 포함하고, 상기 제2 절연 저항 측정 회로는, 과전압, 정전기, 또는 노이즈에 따른 회로의 오동작 및 회로의 손상을 방지하기 위한 적어도 하나의 제2 ESD 보호 소자를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제1 ESD 보호 소자 및 상기 적어도 하나의 제2 ESD 보호 소자는 커패시터 또는 다이오드를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 절연 저항 측정 장치의 동작 방법은, 절연 저항 측정 장치의 프로세서가, 차량의 고전압 배터리의 음극과 상기 차량의 그라운드 간의 제1 절연 저항을 측정하기 위해 상기 절연 저항 측정 장치의 제1 절연 저항 측정 회로가 상기 차량의 고전압 배터리와 전기적으로 연결되도록 상기 절연 저항 측정 장치의 스위치 회로를 제어하는 단계, 상기 프로세서가, 상기 제1 절연 저항 측정 회로로부터 출력되는 신호에 기반하여 상기 제1 절연 저항의 값을 산출하는 단계, 상기 프로세서가, 상기 차량의 고전압 배터리의 양극과 상기 차량의 그라운드 간의 제2 절연 저항을 측정하기 위해 상기 절연 저항 측정 장치의 제2 절연 저항 측정 회로가 상기 차량의 고전압 배터리와 전기적으로 연결되도록 상기 스위치 회로를 제어하는 단계, 및 상기 제2 절연 저항 측정 회로로부터 출력되는 신호에 기반하여 상기 제2 절연 저항의 값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 프로세서가, 상기 제1 절연 저항의 값 및 상기 제2 절연 저항의 값을 상기 절연 저항 측정 장치의 메모리로부터 로드(load)하는 단계 및 상기 프로세서가, 상기 산출된 제1 절연 저항의 값 및 상기 산출된 제2 절연 저항의 값을 상기 로드된 제1 절연 저항의 값 및 상기 로드된 제2 절연 저항의 값과 각각 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 산출된 제1 절연 저항의 값이 상기 로드된 제1 절연 저항의 값과 상이한 경우, 상기 프로세서가, 상기 절연 저항 측정 장치의 통신 회로를 통해 상기 제1 절연 저항에 손상이 발생함을 나타내는 정보를 송신하는 단계 및 상기 산출된 제2 절연 저항의 값이 상기 로드된 제2 절연 저항의 값과 상이한 경우, 상기 프로세서가, 상기 통신 회로를 통해 상기 제2 절연 저항에 손상이 발생함을 나타내는 정보를 송신하는 단계를 더 포함하는 절연 저항 측정 장치의 동작 방법.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 고전압 배터리를 이용하는 자동차에 포함된 절연 저항을 측정하고, 측정된 절연 저항에 기반하여 절연 저항의 손상 여부를 판단함으로써, 운전자의 안전성을 높이고, 고전압 배터리를 이용하는 자동차의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 절연 저항 측정 장치의 블록도이다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 절연 저항 측정 장치의 회로도의 일 예이다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 절연 저항 측정 장치에서 배터리의 음극과 차량 그라운드 간의 절연 저항을 측정하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 절연 저항 측정 장치에서 배터리의 양극과 차량 그라운드 간의 절연 저항을 측정하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5a 및 도 5b는 다양한 실시 예들에 따른 절연 저항 측정 장치의 회로도의 다른 예이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들어, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한", "~하는 능력을 가지는", "~하도록 변경된", "~하도록 만들어진", "~를 할 수 있는", 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 절연 저항 측정 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 절연 저항 측정 장치(100)는 프로세서(120), 메모리(130), 스위치 회로(140), 제1 절연 저항 측정 회로(150), 및 제2 절연 저항 측정 회로(160)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 절연 저항 측정 장치는 외부 전자 장치와의 데이터 통신을 위한 통신 회로를 더 포함할 수도 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120) 및 메모리(130)는 마이크로 컨트롤러 유닛(micro controller unit(MCU))로 지칭될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(120)는 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 프로세서(120)에 연결된 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 프로세서(120)는 다른 구성요소들 중 적어도 하나로부터 수신된 인스트럭션(instruction) 또는 데이터를 메모리(130)에 로드(load)하여 처리하고, 다양한 데이터를 메모리(130)에 저장할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(120)는 제1 절연 저항 측정 회로(150) 또는 제2 절연 저항 측정 회로(160)로부터 출력되는 신호에 기반하여 차량과 그라운드 간의 절연 저항을 측정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 차량의 고전압 배터리의 음극과 차량 그라운드 간의 제1 절연 저항을 측정하는 경우, 제1 절연 저항 측정 회로(150)로부터 출력되는 신호가 수신되도록 스위치 회로(140)를 제어하고, 제1 절연 저항 측정 회로(150)로부터 수신되는 신호에 기반하여 차량의 고전압 배터리의 음극과 차량의 그라운드 간의 제1 절연 저항을 측정할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(120)는 차량의 고전압 배터리의 양극과 차량 그라운드 간의 제2 절연 저항을 측정하는 경우, 제2 절연 저항 측정 회로(160)로부터 출력되는 신호가 수신되도록 스위치 회로(140)를 제어하고, 제2 절연 저항 측정 회로(160)로부터 수신되는 신호에 기반하여 차량의 고전압 배터리의 양극과 차량의 그라운드 간의 제2 절연 저항을 측정할 수 있다. 프로세서(120)는 측정된 제1 절연 저항 및 제2 절연 저항에 기반하여 절연 저항의 손상 여부를 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 절연 저항이 손상된 것으로 판단되면, 통신 회로를 통해 절연 저항이 손상됨을 나타내는 정보를 외부 전자 장치로 송신할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 스위치 회로(140)는 프로세서(120)의 제어에 따라 제1 절연 저항 측정 회로(150)의 출력 신호 또는 제2 절연 저항 측정 회로(160)의 출력 신호를 프로세서(120)로 제공할 수 있다. 예를 들어, 스위치 회로(140)는 프로세서(120)로부터 배터리의 음극과 차량의 그라운드 간의 제1 절연 저항을 측정하기 위한 제어 신호가 수신된 경우, 차량의 고전압 배터리와 제1 절연 저항 측정 회로(150)를 연결시킴으로써, 제1 절연 저항 측정 회로(150)의 출력 신호를 프로세서(120)로 제공할 수 있다. 다른 예를 들어, 스위치 회로(140)는 프로세서(120)로부터 배터리의 양극과 차량의 그라운드 간의 제2 절연 저항을 측정하기 위한 제어 신호가 수신된 경우, 차량의 고전압 배터리와 제2 절연 저항 측정 회로(160)를 연결시킴으로써, 제2 절연 저항 측정 회로(160)의 출력 신호를 프로세서(120)로 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스위치 회로(140)는 스위치 기능을 수행하기 위한 포토모스 릴레이(photo mos relay) 또는 포토 커플러(photo coupler) 등으로 구성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제1 절연 저항 측정 회로(150)는 차량의 고전압 배터리와 연결되는 경우, 차량의 고전압 배터리로부터 출력되는 신호(또는 전압)에 기반하여 구동될 수 있다. 제1 절연 저항 측정 회로(150)는 구동되는 동안, 차량의 고전압 배터리의 음극과 차량의 그라운드 간의 절연 저항을 측정할 수 있는 신호를 프로세서(120)로 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 절연 저항 측정 회로(150)는, 수동소자 및 트랜지스터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 절연 저항 측정 회로(150)에 포함되는 수동소자는, 정전기방전(electrostatic discharge) 보호 기능을 수행하기 위한 소자(예: 커패시터 또는 다이오드 등) 및 프로세서(120)의 입력 전압 범위로 신호의 출력을 조정하기 위한 소자(예: 저항)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 트랜지스터는 배터리가 연결된 방향(순방향 또는 역방향)에 따라 PNP 트랜지스터가 또는 NPN 트랜지스터가 사용될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제2 절연 저항 측정 회로(160)는 차량의 고전압 배터리와 연결되는 경우, 차량의 고전압 배터리로부터 출력되는 신호(또는 전압)에 기반하여 구동될 수 있다. 제2 절연 저항 측정 회로(160)는 구동되는 동안, 차량의 고전압 배터리의 양극과 차량의 그라운드 간의 절연 저항을 측정할 수 있는 신호를 프로세서(120)로 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 절연 저항 측정 회로(160)는, 수동소자 및 트랜지스터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 절연 저항 측정 회로(160)에 포함되는 수동소자는, 정전기방전(electrostatic discharge) 보호 기능을 수행하기 위한 소자(예: 커패시터 또는 다이오드 등) 및 프로세서(120)의 입력 전압 범위로 신호의 출력을 조정하기 위한 소자(예: 저항)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 트랜지스터는 배터리가 연결된 방향(순방향 또는 역방향)에 따라 PNP 트랜지스터가 또는 NPN 트랜지스터가 사용될 수 있으며, 제1 절연 저항 측정 회로(150)와 다른 타입의 트랜지스터가 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 절연 저항 측정 장치(100)는 차량의 고전압 배터리와 차량의 그라운드의 간의 절연 저항을 측정하고, 측정된 절연 저항에 기반하여 절연 저항의 손상 여부를 판단하고, 판단 결과를 외부로 출력함으로써, 절연 저항 손상에 따른 사고(예: 감전 또는 화재 등)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 절연 저항 측정 장치의 회로도의 일 예이다. 도 3은 다양한 실시 예들에 따른 절연 저항 측정 장치에서 배터리의 음극과 차량 그라운드 간의 절연 저항을 측정하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다. 도 4는 다양한 실시 예들에 따른 절연 저항 측정 장치에서 배터리의 양극과 차량 그라운드 간의 절연 저항을 측정하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 절연 저항 측정 장치(200)는 MCU(micro controller unit)(220)(예: 도 1의 프로세서(120)와 메모리(130)를 포함하는 구성)), 스위치 회로(240)(예: 도 1의 스위치 회로(140)), 제1 절연 저항 측정 회로(250)(예: 도 1의 제1 절연 저항 측정 회로(150)), 및 제2 절연 저항 측정 회로(260)(예: 도 1의 제2 절연 저항 측정 회로(160))를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 절연 저항 측정 장치(200)는 외부 전자 장치와의 데이터 통신을 위한 통신 회로를 더 포함할 수도 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, MCU(220)는 차량의 고전압 배터리(270)의 음극과 차량의 그라운드 간의 절연 저항(R_L)을 측정하기 위해, 스위치 회로(240)를 제어할 수 있다. 예를 들어, MCU(220)는 도 3과 같이, 차량의 고전압 배터리(270)와 제1 절연 저항 측정 회로(250)가 전기적으로 연결되도록 스위치 회로(240)를 제어할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제1 절연 저항 측정 회로(250)는 차량의 고전압 배터리(270)와 전기적으로 연결된 경우, 제1 절연 저항 측정 회로(250)에 포함된 제1 트랜지스터(TR1)가 동작하게 되어, 제1 신호(V1) 및 제2 신호(V2)를 MCU(220)로 출력할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, MCU(220)는 제1 절연 저항 측정 회로(250)로부터 출력된 제1 신호(V1)와 제2 신호(V2)에 기반하여 차량의 고전압 배터리(270)의 음극과 차량의 그라운드 간의 제1 절연 저항(R_L) 산출할 수 있다. 예를 들어, MCU(220)는 아래의 <수학식 1>을 이용하여, 차량의 고전압 배터리(270)의 음극과 차량의 그라운드 간의 절연 저항(R_L) 산출할 수 있다.
Figure 112019129147503-pat00001
<수학식 1>에서, RL은 차량의 고전압 배터리(270)의 음극과 차량의 그라운드 간의 절연 저항(R_L)을 나타내고, VBAT는 차량의 고전압 배터리의 전압을 나타내고, R2 내지 R4는 제1 절연 저항 측정 회로(250)에 포함된 저항을 나타내고, VDD는 제1 트랜지스터(TR1)의 콜렉터(collector)단에 연결되어 있는 정전압원 (예: 5V, 3.3V 등의 정전압 소스원)을 나타내고, VCE는 제1 트랜지스터(TR1)의 컬렉터와 이미터(emitter) 간의 전압을 나타내고, V1은 제1 트랜지스터(TR1)를 경유하여 출력되는 신호의 전압(또는 저항 R4에 걸리는 전압)을 나타내고, V2는 스위치 회로(240)를 통해 출력되는 신호의 전압(또는 저항 R2에 걸리는 전압)을 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, MCU(220)는 차량의 고전압 배터리(270)의 양극과 차량의 그라운드 간의 절연 저항(R_H)을 측정하기 위해, 스위치 회로(240)를 제어할 수 있다. 예를 들어, MCU(220)는 도 4과 같이, 차량의 고전압 배터리(270)와 제2 절연 저항 측정 회로(260)가 전기적으로 연결되도록 스위치 회로(240)를 제어할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제2 절연 저항 측정 회로(260)는 차량의 고전압 배터리(270)와 전기적으로 연결된 경우, 제2 절연 저항 측정 회로(260)에 포함된 제2 트랜지스터(TR2)가 동작하게 되어, 제3 신호(V3) 및 제4 신호(V4)를 MCU(220)로 출력할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, MCU(220)는 제2 절연 저항 측정 회로(260)로부터 출력된 제3 신호(V3)와 제4 신호(V4)에 기반하여 차량의 고전압 배터리(270)의 양극과 차량의 그라운드 간의 제2 절연 저항(R_H) 산출할 수 있다. 예를 들어, MCU(220)는 아래의 <수학식 2>를 이용하여, 차량의 고전압 배터리(270)의 양극과 차량의 그라운드 간의 절연 저항(R_H) 산출할 수 있다.
Figure 112019129147503-pat00002
<수학식 2>에서 RH는 차량의 고전압 배터리(270)의 양극과 차량의 그라운드 간의 절연 저항(R_H)을 나타내고, VBAT는 차량의 고전압 배터리(270)의 전압을 나타내고, R6 내지 R8은 제2 절연 저항 측정 회로(260)에 포함된 저항을 나타내고, VDD는 제2 트랜지스터(TR2)의 콜렉터단에 연결되어 있는 정전압원 (예: 5V, 3.3V 등의 정전압 소스원) 나타내고, VCE는 제2 트랜지스터(TR2)의 컬렉터와 이미터(emitter) 간의 전압을 나타내고, V3은 제2 트랜지스터(TR2)를 경유하여 출력되는 신호의 전압(또는 저항 R8에 걸리는 전압)을 나타내고, V4는 스위치 회로(240)를 통해 출력되는 신호의 전압(또는 저항 R6에 걸리는 전압)을 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, MCU(220)는 측정된 절연 저항 값과 기 저장된 절연 저항 값을 비교함으로써, 차량의 절연 저항이 손상되었는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, MCU(220)는 측정된 절연 저항 값과 기 저장된 절연 저항 값의 차이가 기 설정된 차이값 이내인 경우, 차량의 절연 저항이 손상되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 다른 예를 들어, MCU(220)는 측정된 절연 저항 값과 기 저장된 절연 저항 값의 차이가 기 설정된 차이값을 초과하는 경우, 차량의 절연 저항이 손상된 것으로 판단할 수 있다. MCU(220)는 차량의 절연 저항이 손상됨을 식별한 경우, 통신 회로를 통해 손상된 절연 저항에 대한 정보를 외부 전자 장치로 출력함으로써, 차량의 탑승자 또는 차량과 데이터 통신을 수행하는 외부 전자 장치의 사용자에게 차량의 전열 저항이 손상됨을 알릴 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제1 절연 저항 측정 회로(250) 및 제2 절연 저항 측정 회로(260)의 구동 순서는 변경될 수 있다. 예를 들어, MCU(220)는 제1 절연 저항 측정 회로(250)가 먼저 구동되도록 스위치 회로(240)를 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, MCU(220)는 제2 절연 저항 측정 회로(260)가 먼저 구동되도록 스위치 회로(240)를 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 절연 저항 측정 장치(200)는 차량의 고전압 배터리(270)와 차량의 그라운드의 간의 절연 저항(R_L, R_H)을 측정하고, 측정된 절연 저항에 기반하여 절연 저항의 손상 여부를 판단하고, 판단 결과를 외부로 출력함으로써, 절연 저항 손상에 따른 사고(예: 감전 또는 화재 등)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 다양한 실시 예들에 따른 절연 저항 측정 장치의 회로도의 다른 예이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 절연 저항 측정 장치(200)(예: 도 1의 절연 저항 측정 장치(100))는 절연 저항 측정 장치(200)는 MCU(micro controller unit)(220)(예: 도 1의 프로세서(120)와 메모리(130)를 포함하는 구성)), 스위치 회로(240)(예: 도 1의 스위치 회로(140)), 제1 절연 저항 측정 회로(250)(예: 도 1의 제1 절연 저항 측정 회로(150)), 및 제2 절연 저항 측정 회로(260)(예: 도 1의 제2 절연 저항 측정 회로(160))를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 절연 저항 측정 장치(200)는 외부 전자 장치와의 데이터 통신을 위한 통신 회로를 더 포함할 수도 있다.
도 5a 및 도 5b의 절연 저항 측정 장치(200)의 구성 요소들은, 도 2 내지 4에서 설명한 절연 저항 측정 장치(200)의 구성 요소들과 동일 또는 유사한 동작들을 수행하므로, 자세한 설명은 생략한다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제1 절연 저항 측정 회로(250) 및 제2 절연 저항 측정 회로(250)는 제1 절연 저항 측정 회로(250) 및 제2 절연 저항 측정 회로(250)로부터 출력되는 신호(V1 내지 V4)에 의해 MCU(220)가 손상되는 것을 방지하기 위해, 도 5a와 같이, 제1 절연 저항 측정 회로(250) 및 제2 절연 저항 측정 회로(250)로부터 출력되는 신호(V1 내지 V4)의 출력을 선택적으로 제한하는 스위치 회로(510, 520)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제1 절연 저항 측정 회로(250) 및 제2 절연 저항 측정 회로(250)는 과전압, 정전기(ESD), 노이즈에 따른 회로의 오동작 또는 회로의 손상을 방지하기 위해, 도 5b와 같이, ESD 보호 회로(530, 540, 550, 560)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
100 : 절연 저항 측정 장치
120 : 프로세서
130 : 메모리
140 : 스위치 회로
150 : 제1 절연 저항 측정 회로
160 : 제2 절연 저항 측정 회로

Claims (9)

  1. 제1 절연 저항 측정 회로;
    제2 절연 저항 측정 회로;
    스위치 회로; 및
    상기 제1 절연 저항 측정 회로, 상기 제2 절연 저항 측정 회로, 상기 스위치 회로와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
    차량의 고전압 배터리의 음극과 상기 차량의 그라운드 간의 제1 절연 저항을 측정하기 위해 상기 제1 절연 저항 측정 회로가 상기 차량의 고전압 배터리와 전기적으로 연결되도록 상기 스위치 회로를 제어하고,
    상기 제1 절연 저항 측정 회로로부터 출력되는 신호에 기반하여 상기 제1 절연 저항의 값을 산출하고,
    상기 차량의 고전압 배터리의 양극과 상기 차량의 그라운드 간의 제2 절연 저항을 측정하기 위해 상기 제2 절연 저항 측정 회로가 상기 차량의 고전압 배터리와 전기적으로 연결되도록 상기 스위치 회로를 제어하고, 및
    상기 제2 절연 저항 측정 회로로부터 출력되는 신호에 기반하여 상기 제2 절연 저항의 값을 산출하며,
    상기 제1 절연 저항 측정 회로는,
    과전압, 정전기, 또는 노이즈에 따른 회로의 오동작 및 회로의 손상을 방지하기 위한 적어도 하나의 제1 ESD 보호 소자를 포함하고,
    상기 제2 절연 저항 측정 회로는,
    과전압, 정전기, 또는 노이즈에 따른 회로의 오동작 및 회로의 손상을 방지하기 위한 적어도 하나의 제2 ESD 보호 소자를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제1 ESD 보호 소자 및 상기 적어도 하나의 제2 ESD 보호 소자는 커패시터 또는 다이오드를 포함하는 절연 저항 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 회로는,
    포토모스 릴레이(photo mos relay) 또는 포토 커플러(photo coupler)를 포함하는 절연 저항 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서에 연결된 메모리를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    기 저장된 제1 절연 저항의 값 및 기 저장된 제2 절연 저항의 값을 상기 메모리로부터 로드(load)하고, 및
    상기 산출된 제1 절연 저항의 값 및 상기 산출된 제2 절연 저항의 값을 상기 로드된 제1 절연 저항의 값 및 상기 로드된 제2 절연 저항의 값과 각각 비교하는 절연 저항 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    통신 회로를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 산출된 제1 절연 저항의 값이 상기 로드된 제1 절연 저항의 값과 상이한 경우, 상기 통신 회로를 통해 상기 제1 절연 저항에 손상이 발생함을 나타내는 정보를 외부 전자 장치로 송신하고, 및
    상기 산출된 제2 절연 저항의 값이 상기 로드된 제2 절연 저항의 값과 상이한 경우, 상기 통신 회로를 통해 상기 제2 절연 저항에 손상이 발생함을 나타내는 정보를 외부 전자 장치로 송신하는 절연 저항 측정 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 절연 저항 측정 장치의 프로세서가, 차량의 고전압 배터리의 음극과 상기 차량의 그라운드 간의 제1 절연 저항을 측정하기 위해 상기 절연 저항 측정 장치의 제1 절연 저항 측정 회로가 상기 차량의 고전압 배터리와 전기적으로 연결되도록 상기 절연 저항 측정 장치의 스위치 회로를 제어하는 단계;
    상기 프로세서가, 상기 제1 절연 저항 측정 회로로부터 출력되는 신호에 기반하여 상기 제1 절연 저항의 값을 산출하는 단계;
    상기 프로세서가, 상기 차량의 고전압 배터리의 양극과 상기 차량의 그라운드 간의 제2 절연 저항을 측정하기 위해 상기 절연 저항 측정 장치의 제2 절연 저항 측정 회로가 상기 차량의 고전압 배터리와 전기적으로 연결되도록 상기 스위치 회로를 제어하는 단계; 및
    상기 제2 절연 저항 측정 회로로부터 출력되는 신호에 기반하여 상기 제2 절연 저항의 값을 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 절연 저항 측정 회로는,
    과전압, 정전기, 또는 노이즈에 따른 회로의 오동작 및 회로의 손상을 방지하기 위한 적어도 하나의 제1 ESD 보호 소자를 포함하고,
    상기 제2 절연 저항 측정 회로는,
    과전압, 정전기, 또는 노이즈에 따른 회로의 오동작 및 회로의 손상을 방지하기 위한 적어도 하나의 제2 ESD 보호 소자를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제1 ESD 보호 소자 및 상기 적어도 하나의 제2 ESD 보호 소자는 커패시터 또는 다이오드를 포함하는 절연 저항 측정 장치의 동작 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서가, 기 저장된 제1 절연 저항의 값 및 기 저장된 제2 절연 저항의 값을 상기 절연 저항 측정 장치의 메모리로부터 로드(load)하는 단계; 및
    상기 프로세서가, 상기 산출된 제1 절연 저항의 값 및 상기 산출된 제2 절연 저항의 값을 상기 로드된 제1 절연 저항의 값 및 상기 로드된 제2 절연 저항의 값과 각각 비교하는 단계를 더 포함하는 절연 저항 측정 장치의 동작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 산출된 제1 절연 저항의 값이 상기 로드된 제1 절연 저항의 값과 상이한 경우, 상기 프로세서가, 상기 절연 저항 측정 장치의 통신 회로를 통해 상기 제1 절연 저항에 손상이 발생함을 나타내는 정보를 외부 전자 장치로 송신하는 단계; 및
    상기 산출된 제2 절연 저항의 값이 상기 로드된 제2 절연 저항의 값과 상이한 경우, 상기 프로세서가, 상기 통신 회로를 통해 상기 제2 절연 저항에 손상이 발생함을 나타내는 정보를 외부 전자 장치로 송신하는 단계를 더 포함하는 절연 저항 측정 장치의 동작 방법.
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